紅外攝像機(jī)技術(shù)分析及發(fā)展趨勢(shì)

紅外攝像機(jī)技術(shù)分析

實(shí)現(xiàn)攝像機(jī)夜視技術(shù)的方法，可以采用常規(guī)的可見(jiàn)光照明，但此法不僅不能隱蔽，反而更加暴露監(jiān)控目標(biāo)，隱蔽的夜視監(jiān)控，目前都是采用紅外攝像技術(shù)。紅外攝像技術(shù)分為被動(dòng)紅外攝像技術(shù)和主動(dòng)紅外攝像技術(shù)兩種。

1.被動(dòng)紅外攝像技術(shù)是利用任何物體在絕對(duì)零度～273℃以上都有紅外光發(fā)射的原理。由于人的身體和發(fā)熱物體發(fā)出的紅外光較強(qiáng)，其它非發(fā)熱物體發(fā)出的紅光很微弱，因此，利用特殊的紅外攝像機(jī)就可以實(shí)現(xiàn)夜間監(jiān)控。但是被動(dòng)紅外攝像技術(shù)設(shè)備造價(jià)高，得到的紅外圖像是目標(biāo)表面溫度分布的圖像，和人眼所能看到的可見(jiàn)光圖像是不同的，不能清楚識(shí)別目標(biāo)的細(xì)部特征，不能滿足作為“證據(jù)”的要求，多用在軍事方面，在民用夜視系統(tǒng)中基本上不被采用。

2.主動(dòng)紅外攝像技術(shù)是利用特制的“紅外發(fā)光二極管（IR?LED）”人為產(chǎn)生紅外輻射，產(chǎn)生人眼看不見(jiàn)而普通攝像機(jī)能捕捉到的紅外光，輻射“照明”景物和環(huán)境。利用攝像機(jī)的CCD圖像傳感器可以感受紅外光的光譜特性（即可以感受可見(jiàn)光，也可以感受紅外光），使用普通低照度CCD黑白攝像機(jī)或使用“白天彩色夜間自動(dòng)變黑白的攝像機(jī)”或“紅外低照度彩色攝像機(jī)”去感受周圍環(huán)境反射回來(lái)的紅外光，從而獲取比較清晰的黑白圖像畫(huà)面，實(shí)現(xiàn)夜視監(jiān)控。因此，現(xiàn)在的紅外攝像技術(shù)多數(shù)采用主動(dòng)紅外攝像技術(shù)，通過(guò)紅外燈來(lái)配合攝像機(jī)使用，所以紅外攝像機(jī)是將攝像機(jī)、防護(hù)罩、紅外燈、供電散熱單元等綜合成為一體的攝像設(shè)備。

紅外攝像機(jī)的三種形式

紅外技術(shù)在1800年被英國(guó)天文學(xué)家Herschel發(fā)現(xiàn)之后，就被越來(lái)越多的科學(xué)家利用在各種場(chǎng)合的研究中，其中主動(dòng)紅外攝像技術(shù)在安防監(jiān)控中的應(yīng)用經(jīng)過(guò)近二十多年的快速發(fā)展，技術(shù)上都較為成熟，歸納起來(lái)有三種方式。

第一，鹵素?zé)簦蝴u素?zé)舻陌l(fā)光功率非常強(qiáng)大，當(dāng)然耗電量以及發(fā)熱也會(huì)相對(duì)比較大，成本比較高，它的致命缺點(diǎn)是體積大、散熱不充分，壽命非常短，一般都在一千小時(shí)以內(nèi)，而且紅暴現(xiàn)象特別嚴(yán)重，故不適合用于民用夜視監(jiān)控方面。

第二，LED紅外燈：由一定數(shù)目的紅外發(fā)光二極管矩陣組成發(fā)光體。紅外發(fā)射二極管由紅外輻射效率高的材料（常用砷化鎵GaAs）制成PN結(jié)，外加正向偏置電壓向PN結(jié)注入電流激發(fā)紅外光，光譜功率分布為中心波長(zhǎng)830~950nm，半峰帶寬約40nm左右，它是窄帶分布，為CCD攝像機(jī)可感受的范圍。
其特點(diǎn)是體積小，生產(chǎn)工藝簡(jiǎn)單，品質(zhì)容易保證、發(fā)熱量低、發(fā)光光學(xué)系統(tǒng)合理，可以完全無(wú)紅暴，（采用940～950nm波長(zhǎng)紅外管）或僅有微弱紅暴（紅暴為有可見(jiàn)紅光），使用壽命可達(dá)6000小時(shí)以上，是做紅外燈理想的器件，目前廣泛用于夜視監(jiān)控。

第三，LEDArray芯片：在二十世紀(jì)九十年代末期開(kāi)始出現(xiàn)發(fā)光效率達(dá)到25%且高度集成的LEDArray技術(shù)，采用貼裝工藝和光學(xué)處理，其一個(gè)LEDArray芯片的光學(xué)輸出達(dá)到了800mw-1000mw為普通LED的換代產(chǎn)品，此項(xiàng)技術(shù)的優(yōu)點(diǎn)在于：

1、集成體具有更高標(biāo)準(zhǔn)的軍工等級(jí)且更可靠。

2、集成體使用金屬制成，散熱好，操作時(shí)易保持低溫，不似傳統(tǒng)LED的設(shè)計(jì)，僅靠?jī)筛?xì)金屬腳散熱；

3、集成體使用特殊的材料，使得壽命增長(zhǎng)許多倍；

4、發(fā)光體是單光源，使得照明光束均勻照射在目標(biāo)的物上，發(fā)光角度可大可小，無(wú)手電筒效應(yīng)；

5、高度集成的一體化設(shè)計(jì)。

LEDArray技術(shù)出現(xiàn)和普及應(yīng)用，既滿足了安防視頻監(jiān)控的“證據(jù)力”要求，同時(shí)有效的解決發(fā)光角度小、散熱不好和體積大的問(wèn)題，成為高質(zhì)量夜間監(jiān)控的理想選擇。

紅外攝像機(jī)的發(fā)展障礙

“彩色不失真”與“夜視”同時(shí)存在是一大難題，它是由于日夜交替所帶來(lái)的光線轉(zhuǎn)換，而平光鏡與濾光鏡不能隨需要自動(dòng)轉(zhuǎn)換所帶來(lái)的困擾。在白晝光線下，攝像機(jī)使用平光鏡就能攝錄到清晰的圖像畫(huà)面，能夠達(dá)到視頻監(jiān)控的目的，但是卻不能24小時(shí)不間斷的持續(xù)工作，因?yàn)樵诤诎倒饩€下，通過(guò)平光鏡片是無(wú)法監(jiān)控到黑暗環(huán)境下的任何物體的，而每當(dāng)夜幕來(lái)臨時(shí)，更換攝像機(jī)的濾光片顯然不現(xiàn)實(shí)，通寶萊公司利用IRCut自動(dòng)轉(zhuǎn)換鏡片技術(shù)就很好的解決了這一問(wèn)題，加以LEDArray紅外夜視技術(shù)的運(yùn)用，使對(duì)夜間監(jiān)控畫(huà)面不失真，清晰度高，能夠滿足全天候不間斷視頻監(jiān)控的需要。

由于可見(jiàn)光與紅外光波長(zhǎng)不同，故聚焦點(diǎn)不同，形成了日夜畫(huà)面無(wú)法同時(shí)清晰，選用近年來(lái)發(fā)展出鍍膜技術(shù)的紅外鏡頭亦解決了聚焦問(wèn)題。由于LED紅外燈散熱和小角度的問(wèn)題，導(dǎo)致了紅外燈光衰減嚴(yán)重、發(fā)光效率低和畫(huà)面明暗不均的現(xiàn)象發(fā)生，而選用LEDArray發(fā)光芯片制成的紅外光源，由于其高亮度、小體積，發(fā)光角度可變、散熱好、集成度高和長(zhǎng)壽命的特點(diǎn)，迎合視頻監(jiān)控對(duì)產(chǎn)品小體積和長(zhǎng)不同視距的夜視要求。

目前的紅外夜視市場(chǎng)相當(dāng)混亂，主要在于業(yè)界缺乏統(tǒng)一的標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范。例如，紅外燈的照射距離便常常是各家企業(yè)宣傳的重頭戲，彼此間又不太一樣，而究竟照射的距離是在哪個(gè)條件下測(cè)得的，當(dāng)時(shí)的環(huán)境照度如何，呈現(xiàn)出來(lái)的畫(huà)面品質(zhì)又如何，卻無(wú)從得知。這正是目前紅外攝像機(jī)面臨的最嚴(yán)峻的考量，解決掉這個(gè)難題成為企業(yè)之間共同關(guān)注的焦點(diǎn)，因此國(guó)內(nèi)企業(yè)要繼續(xù)在紅外市場(chǎng)上領(lǐng)先，我們就要和相關(guān)政府部門(mén)一起共同把行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)給制定好，這樣才能繼續(xù)在市場(chǎng)上走遠(yuǎn)。

紅外夜視市場(chǎng)的發(fā)展

隨著監(jiān)控產(chǎn)業(yè)的不斷壯大，對(duì)紅外的需求也會(huì)水漲船高。

各廠家更應(yīng)該在產(chǎn)品的功能上做到差異性，以滿足客戶自身實(shí)際需求。遠(yuǎn)距離夜視技術(shù)是今后夜視監(jiān)控市場(chǎng)的一個(gè)趨勢(shì)，誰(shuí)把握了這個(gè)趨勢(shì)，誰(shuí)就掌握了市場(chǎng)的制高點(diǎn)。

視頻監(jiān)控向室外發(fā)展，室外監(jiān)控向夜視發(fā)展，夜視的發(fā)展方向基于紅外，這個(gè)趨勢(shì)已成為攝像機(jī)行業(yè)的發(fā)展趨勢(shì)。隨著光電、微電子、微計(jì)算機(jī)及數(shù)字視頻技術(shù)的發(fā)展，安全防范產(chǎn)業(yè)已由傳統(tǒng)的簡(jiǎn)單模擬式走向高度集成的小型化、數(shù)字化、智能化和網(wǎng)絡(luò)化。2007年全球視頻監(jiān)控設(shè)備市場(chǎng)約50億美元，預(yù)計(jì)2010年將上升到86億美元，年復(fù)合增長(zhǎng)率為11%。

主動(dòng)紅外技術(shù)由早期的有效率僅為5%，發(fā)展到現(xiàn)在有效率25-30%的LEDArray技術(shù)，滿足了近距到中遠(yuǎn)距離的紅外夜視技術(shù)突破，而采用新的激光夜視技術(shù)是實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)距離的夜視監(jiān)控的途徑之一，因?yàn)榧す饩哂辛炼雀?、相干性好、單色性好、方向性好、壽命很長(zhǎng)和CCD對(duì)其波長(zhǎng)的感應(yīng)程度大于LED的特性決定了激光可以照射更遠(yuǎn)的距離，而且光強(qiáng)度也比常規(guī)光源要強(qiáng)的多。此外，與另一種夜視技術(shù)--微光技術(shù)進(jìn)行融合，也是未來(lái)的發(fā)展方向之一，在微光與紅外技術(shù)各自不斷進(jìn)步的時(shí)期，考慮到二者的互補(bǔ)性，在不增加現(xiàn)有技術(shù)難度的基礎(chǔ)上，如何將微光圖像與紅外圖像融合以獲取更好的觀察效果，該兩項(xiàng)技術(shù)成為當(dāng)前夜視技術(shù)發(fā)展的熱點(diǎn)研究。

經(jīng)過(guò)近二十多年的快速發(fā)展，安防產(chǎn)業(yè)愈來(lái)愈受到國(guó)家及社會(huì)各界的廣泛關(guān)注。而從2000年開(kāi)始，紅外攝像機(jī)作為一個(gè)新概念產(chǎn)品大規(guī)模在中國(guó)市場(chǎng)出現(xiàn)后，從無(wú)到有，從體積龐大到精致小巧，照射距離也由近至遠(yuǎn)，技術(shù)發(fā)展逐漸自成“一體”，市場(chǎng)占有量逐年攀高。加上紅外攝像機(jī)領(lǐng)域產(chǎn)品技術(shù)門(mén)檻的降低、核心部件原材料供應(yīng)地的增多，以及民用市場(chǎng)中人們?nèi)找嬖鰪?qiáng)的監(jiān)控安保意識(shí)，紅外攝像機(jī)以迅雷不及掩耳之勢(shì)的速度迅速占領(lǐng)了市場(chǎng)，近年來(lái)國(guó)內(nèi)一些大型項(xiàng)目的啟動(dòng)更是為紅外夜視市場(chǎng)的發(fā)展起到了推動(dòng)作用。由于監(jiān)控是安全防范的基礎(chǔ)手段，隨著行業(yè)的發(fā)展，安防技術(shù)的發(fā)展越來(lái)越受到社會(huì)各方面的重視，安防監(jiān)控也逐漸成為社會(huì)需求關(guān)注的熱點(diǎn)，這些外界的促成因素正帶動(dòng)著紅外夜視市場(chǎng)持續(xù)升溫。